WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |   ...   | 18 |

Повышение эффективности облучения меристемных растений с использованием светодиодных установок

-- [ Страница 12 ] --

Внедрение ПЛК в процессы управления дает возможность контролировать изменение параметров без прерывания технологического процесса и использовать текущие значения параметров (либо их оценки) для формирования управляющих воздействий. Если параметры изменяются во времени достаточно медленно, то такие методы управления могут оказаться весьма эффективными, поскольку не связаны с прерыванием технологического процесса для тестирования управляемого процесса. Термином ПЛК обозначают устройства, осуществляю щие преобразование, обработку, хранение информации и выработку команд управления или управляющих и регулирующих воздействий, реализованные на базе микропроцессорной техники и являющиеся, по сути, специализированными управляющими вычислительными комплексами для работы в локальных и распределенных системах управления в реальном масштабе времени (рисунок 3.6).

Рисунок 3.6 Общая функциональная схема распределенной иерархической где ПЛК – программируемый логический контроллер; ОУ-n – объект управления (автономный или часть распределенного объекта); ЛС-n – локальная система управления.

Основная функция ПЛК – это формирование сигнала рассогласования между регулируемой величиной и ее заданным значением, а также динамическое преобразование сигнала рассогласования по типовым алгоритмам (законам) регулирования.

Одними из основных эксплуатационных требований, которым должны удовлетворять ПЛК, являются:

Безударность: при переходе с одного из режимов управления на другой (например, с режима ручного управления на автоматический и обратно) она обеспечивается, в частности, наличием интегрирующего устройства, состоящего из двух интеграторов: например, второй интегратор, используемый при ручном управлении, отслеживает выход узла (интегратора), обеспечивающего динамическое преобразование; при переключении в режим ручного управления выходной сигнал интегрирующего устройства формируется вторым интегратором, а первый интегратор отключается от входа и переводится одновременно в режим слежения за выходным сигналом; при переходе с одного из источников задания на другой в режиме автоматического управления также должен осуществляться безударно, например, с внешнего источника задания на внутренний (ручное задание, на программное изменение задания);

Ограничение выходного сигнала ПЛК по верхнему и нижнему уровням и сигнализация о предельных значениях этих уровней; при достижении соответствующего уровня ограничения интегрирующее устройство отключается от источника входного сигнала, благодаря этому регулятор работает всегда в зоне линейности.

Выполнение требований 1 и 2 осуществляется посредством управления операциями интегрирования, входящими в соответствующие алгоритмы (функциональные блоки): а) при переключениях с одного из режимов на другой управление сводится к отключению интегратора и формированию для него других начальных условий, соответствующих новому режиму (иногда эти процедуры называют «обратным счетом»), именно это обеспечивает безударность; б) при выходе значений сигнала за предельные (например, y MIN или y MAX), управление сводится к запрету операции интегрирования и ее запуску после возвращения значений сигнала в рабочий диапазон.

Гальваническое разделение входных и выходных цепей (эта задача решается на уровне соответствующих устройств сопряжения с объектом (УСО));

Связь с управляющими комплексами верхних уровней иерархии;

Автоподстройка и настройка (адаптивность) динамических параметров регулятора (адаптивные регуляторы).

Всякий процесс регулирования (управления) предполагает наличие двух подсистем (рисунок 3.7): управляемой системы, т.е. одного или нескольких объектов управления и управляющей или регулирующей системы (регулятора), которые в совокупности образуют систему автоматического регулирования (САР).

Рисунок 3.7 Обобщенная схема многоконтурной системы автоматического где ЗДН – задающее воздействие; ВХ – вход регулятора (регулируемая величина, выход системы); ВЫХ – выход регулятора (регулирующее воздействие);

– рассогласование (ошибка); ИМ – исполнительные механизмы; ДЧ – датчики;

АЦП – аналого-цифровые преобразователи; ЦАП – цифроаналоговые преобразователи.

Объект управления (ОУ). Любой технический объект (ТО) или технологический процесс (ТП): станок, печь для термообработки, двигатель, технологический агрегат и т.д., для обеспечения нормального функционирования которого строится система автоматического (или автоматизированного) управления, носит название объекта управления или управляемого объекта. Другими словами, объект управления – это основной элемент САР, требуемый режим которого должен поддерживаться регуляторами (одним или несколькими). Объект управления выполняет определенные технические операции над материальными и/или информационными компонентами [49].

Исполнительный механизм (ИМ) – это устройство, с помощью которого в САР непосредственно осуществляется изменение режима объекта управления;

обычно это часть объекта управления - вентили паросиловых установок, обмотки возбуждения электрических машин, рули самолета и т.д.

Всякий объект управления, обладающий массой (в электротехнике и электронике – это наличие емкостей и индуктивностей), является динамическим, поскольку под действием внешних сил и моментов (конечной величины) со стороны объекта управления возникает соответствующая реакция и его положение (или состояние) не может быть изменено мгновенно.



Основная функция ПЛК (регулятора) – вырабатывать управляющие (регулирующие) воздействия, которые обеспечивают выполнение объектом требуемых функций.

Для построения САР необходимо знать математическое описание (математическую модель) объекта управления, т.е. зависимость, связывающую между собой его параметры (рисунок 3.8).

Физическую величину x(t), подлежащую регулированию, называют регулируемой или выходной величиной.

Воздействие g(t), которое характеризует требуемое (желаемое) значение регулируемой величины, называют задающим воздействием (в некоторых задачах его называют уставкой).

Разность e(t) между заданным g(t) и фактическим x(t) значением регулируемой величины называют ошибкой или рассогласованием.

Воздействие u(t), вырабатываемое регулятором для осуществления требуемого закона изменения регулируемой величины, называют регулирующим воздействием.

Воздействие f(t), стремящееся нарушить требуемую функциональную связь между задающим воздействием и регулируемой величиной, называют возмущающим воздействием.

Таким образом, можно сказать, что в процессе автоматического регулирования осуществляется преобразование задающего воздействия в регулируемую величину.

В общем случае, как задающее воздействие, так и регулируемая величина могут состоять из совокупности различных физических сигналов, т.е. иметь векторный характер. В этом случае система является многомерной и должна описываться в терминах пространства состояний.

Обратная связь, замыкающая систему, передает результат измерения выходной величины на вход системы.

Задача системы состоит в том, чтобы возможно точнее воспроизводить на выходе x(t) задаваемый (на входе) закон изменения g(t) и возможно полнее подавлять влияние возмущающего воздействия f(t), а также других внешних и внутренних помех, если они имеются. Выходная величина x(t) сравнивается с входной величиной g(t). Для этих целей используется соответствующий датчик (измеритель).

На выходе сравнивающего устройства формируется рассогласование (ошибка) Рассогласование е служит источником воздействия на систему, причем система работает на уничтожение или сведение к допустимому малому значению величины этого рассогласования.

3.3 Возможность применения светодиодов для облучения Современные светодиоды перекрывают весь видимый диапазон оптического спектра: от красного до фиолетового цвета. Диапазон длин волн излучения светодиодов в красной области спектра составляет от 620 до 635 нм, в оранжевой – от 610 до 620 нм, в жлтой – от 585 до 595 нм, в зелной – от 520 до 535 нм, в голубой – от 465 до 475 нм и в синей – от 450 до 465 нм [21].

Таким образом, составляя комбинации из светодиодов разных цветовых групп, можно получить источник света с практически любым спектральным составом в видимом диапазоне. Следует отметить и другие преимущества светодиодов, например, малую потребляемую электрическую мощность и, как следствие, низкое потребление электроэнергии устройствами на основе светодиодов. Кроме того, стоит учитывать, что излучение светодиодов направленное, а это позволяет эффективнее использовать источники света на их основе.

Также надо принимать во внимание, что время жизни светодиодов превышает время жизни ламп минимум в несколько раз, что делает применение светодиодов крайне эффективным в экономическом плане. Интенсивность излучения светодиода зависит от протекающего через кристалл тока. Это позволяет управлять интенсивностью излучения светодиодного светильника, причем относительно легко – путм изменения значения тока. Если использовать в светильнике светодиоды с разными значениями длины волны излучения, то, изменяя ток для разных светодиодов, можно получать различные по составу и интенсивности спектры излучения и таким образом подбирать спектр светильника в зависимости от конкретного этапа развития растения [42].

Здесь нельзя не сказать о том, что современные теплицы представляют собой сложные технические комплексы, в большей части роботизированные.

Управление ими осуществляется при помощи автоматизированных систем, в которые достаточно органично можно добавить и управление освещением, причм как по интенсивности, так и по спектральному составу излучения, и производить такие управляющие операции по программам, учитывающим фазу развития растений. В довершение всего светодиоды, в отличие от ламп, не являются хрупкими, поэтому устройства на их основе могут быть вандалоустойчивыми, а возможность низковольтного питания делает их безопасными, то есть не являющимися потенциальными источниками возникновения пожара или взрыва [31].

Вс перечисленное делает светодиодные светильники весьма привлекательными для использования в тепличном освещении. При использовании в растениеводстве защищенного грунта облучательных установок с разными по спектру светодиодами появляется возможность управления спектральным составом излучения светодиодной облучательной установки в области (ФАР). При этом можно будет управлять и интенсивностью излучения.

Таким образом, подведя итог вышесказанному, отметим достоинства и недостатки светодиодов в отношении применения их в растениеводстве защищенного грунта.

Достоинства:

1.Достаточно высокая световая отдача (более 100 лм/Вт для белых светодиодов) с перспективой дальнейшего увеличения;

2.Высокий срок службы (до 50 тыс. час.) с перспективой дальнейшего увеличения;

3.Возможность получения излучения любого спектрального состава;

4.Возможность достаточно регулирования электрической мощности, интенсивности и спектрального состава излучения;

5.Возможность стабилизации электрической мощности, светового потока при изменении напряжения сети;

6.Высокий к.п.д. и коэффициент использования светового потока облучателей на основе светодиодов;

7.Возможность размещения облучателей со светодиодами непосредственно над растением или непосредственно в ценозе;

8.Отсутствие пускового периода при включении светодиодов;

9.Возможность создания облучателей с напряжением питания до 40В, что говорит о их высокой электробезопасности;

10.Высокая степень экологичности светодиодов.



Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |   ...   | 18 |
 


Похожие материалы:

« Нигматулин Ильдар Дагиевич ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАКТОРОВ, ОСНАЩЕННЫХ ГАЗОБАЛЛОННЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук. Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Володин В.В. Саратов – 2014 2 Содержание СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1 1.1 Системы ...»

« Кожевников Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВКИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО КОТЕЛЬНОГО БИОТОПЛИВА ИЗ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ И НЕФТЕХОЗЯЙСТВ 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства Диссертация на соискание степени кандидата технических наук научный руководитель: д.т.н., профессор, академик РАСХН, заслуженный деятель науки РФ Стребков Д.С. Москва – 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ Введение ………………………………………………………………………………………. 6 Актуальность ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.